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Verfahren zum Betrieb von Wärme- und Schmelzöfen ohne Vorwärmung von Luft und Gas.
Es ist schon früher vorgeschlagen worden, die Verbrennungstemperatur bei dem Betrieb von Wärme-und Schmelzofen durch Verwendung von reinem Sauerstoff oder von mit reinem Sauerstoff angereicherter Luft zu erhöhen. Dieses Verfahren hat aber in der Praxis keinen Eingang gefunden, weil die Beschaffung des Sauerstoffes zu teuer war. Es werden daher hohe Temperaturen bisher nur in der Weise erzeugt, dass die heissen Abgase in Regenerativkammern zur Vorwärmung von Luft oder Gas und Luft nutzbar gemacht werden. Die Abgase verlassen mit einer Temperatur von 500-600 C die Regenerativkammern ; wird diese Abwärme noch zur Dampferzeugung benutzt, so ist die erzeugte Dampfmenge verhältnismässig gering.
Dieses Beheizungsverfahren beruht also auf einem ganz bestimmten Energiekreislauf, dessen Wirtschaftlichkeit wegen der Verluste in den Regenerativkammern, des unvorteilhaften Wärmeaustausches und der Unterhaltungskosten der ganzen Einrichtung sehr gering ist.
Die Erfindung gestattet nun, durch Einführung eines vorteilhafteren Energiekreislaufes das Verfahren zum Betrieb von Wärme-und Schmelzöfen dadurch nutzbringend zu gestalten, dass die Wärme der noch höchste Temperatur besitzenden Abgase des nicht vorgewärmten Gas-, Luft-oder Sauerstoffgemisches sofort hinter dem Schmelzofen in voller Höhe zu einer Energieerzeugung verwendet wird, die zur Deckung des Kraftbedarfes für die erforderliche Sauerstofferzeugung genügt. Dieser wesentlich verkürzte Energiekreislauf vermeidet grosse Verluste und erhöht den Wärmewirkungsgrad. Die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens wird ausserdem noch dadurch erhöht, dass die Regenerativkammern ganz in Fortfall kommen.
Die Vorteile des vorliegenden Verfahrens lassen sich aus nachfolgenden rechnerischen Angaben erkennen.
Beispielsweise braucht ein Martinofen mit 100 t Ausbringung 3000 m3 Koksofengas/Std. mit 4000 WE/) ? .
Zum Betrieb desselben Ofens olme Luft- und Gasvorwärmung werden rund maximal 700 m3 reinen Sauerstoffes/Std. zur Anreicherung der Verbrennungsluft benötigt. Rein rechnerisch steigert sich hiebei der Gasverbrauch infolge des Fortfalles der fühlbaren Wärme, die dem Herde in anderem Falle mit der vorgewärmten Luft wieder zugeführt wird. Der Gasverbrauch steigt von 3000 m3jStd. auf 3500 m3/Std.
Durch die bisher gebräuchliche Arbeitsverwertung am Martinofen hinter den Vorwärmkammern und dem Wechselventil werden aus den 3000 m3 Gas pro Stunde erzielt : 2140 kg Dampf von 10 Atm. und 300 C tberhitzung/Std.
Durch Anwendung von durch Sauerstoff angereicherter Verbrennungsluft und Abhitzdampferzeugung unmittelbar hinter dem Ofen (unter Ausschaltung der Vorwärmkammern) werden aus 3500 M/Std. erzielt : 8912 leg Dampf von 10 Atm. und 3000 C Überhitzung.
Aus dem zugesetzten Gas 500 m3/Std. können bei direkter Beheizung unter dem Dampfkessel erzeugt werden : 2246 leg Dampf.
Demnach würde aus 3000 m3 folgende Dampfmenge zur Verfügung stehen : 8912-2246 = 6666 kg Dampf.
Zieht man noch von dieser Menge diejenige Dampfmenge ab, die bei Regenerativverfahren durch
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erforderlichen 700 reinen Sauerstoffes werden demnach 700 x 1. 2 x 4-5 = 3780 kg Dampf benötigt.
Zur Verfügung stehen aber 4526 kg Dampf, so dass sich noch ein Überschuss von rund 750 kg ergibt.
Dieses rechnerische Beispiel zeigt, dass das vorliegende Verfahren nicht nur eine Vereinfachung in der bauliehen Ausführung der Wärme- und Schmelzöfen gestattet, indem die Kammern mit dem Wechselventil in Fortfall kommen und die hiefür erforderlichen grossen Ausbesserung : ; kosten bei Wiederherstellung der Ofen vermieden werden, sondern. auch noch eine bessere Wärmeausnützung gewährleistet.
Der Sauerstoff wird entweder in die Brenner bzw. Ofenköpfe, Düsen usw. eingeführt oder der Verbrennungsluft an anderer Stelle zugesetzt. Alle Zuführungsmöglichkeiten können einzeln, gleichzeitig oder wechselweise angewendet werden, wie es sich für den jeweiligen Endzweck am geeignetsten erweist.
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Process for operating heating and melting furnaces without preheating air and gas.
It has previously been proposed to increase the combustion temperature when operating heating and melting furnaces by using pure oxygen or air enriched with pure oxygen. However, this method has not found its way into practice because the procurement of the oxygen was too expensive. So far, high temperatures have only been generated in such a way that the hot exhaust gases are made usable in regenerative chambers for preheating air or gas and air. The exhaust gases leave the regenerative chambers at a temperature of 500-600 C; If this waste heat is still used to generate steam, the amount of steam generated is relatively small.
This heating process is based on a very specific energy cycle, the economic efficiency of which is very low because of the losses in the regenerative chambers, the disadvantageous heat exchange and the maintenance costs of the entire facility.
The invention now makes it possible, by introducing a more advantageous energy cycle, to make the method for operating heating and melting furnaces beneficial in that the heat of the still highest temperature exhaust gases of the non-preheated gas, air or oxygen mixture immediately behind the melting furnace in full is used to generate energy that is sufficient to cover the power requirement for the necessary oxygen generation. This significantly shortened energy cycle avoids large losses and increases the thermal efficiency. The economic efficiency of this process is further increased by the fact that the regenerative chambers are completely eliminated.
The advantages of the present method can be seen from the following computational information.
For example, a Martin oven with an output of 100 t needs 3000 m3 of coke oven gas / hour. with 4000 WE /)? .
To operate the same furnace without air and gas preheating, around a maximum of 700 m3 of pure oxygen per hour. needed to enrich the combustion air. In purely mathematical terms, the gas consumption increases as a result of the loss of sensible heat, which in other cases is returned to the stove with the preheated air. The gas consumption increases from 3000 m3 / h. to 3500 m3 / h
The previously common work utilization in the Martin furnace behind the preheating chambers and the shuttle valve results in the 3000 m3 of gas per hour: 2140 kg of steam of 10 atm. and 300 C overheating / hour
By using combustion air enriched with oxygen and generating waste heat directly behind the furnace (with the preheating chambers switched off), 3500 M / h. achieved: 8912 leg steam of 10 atm. and 3000 C overheating.
From the added gas 500 m3 / h. can be generated with direct heating under the steam boiler: 2246 leg steam.
Accordingly, the following amount of steam would be available from 3000 m3: 8912-2246 = 6666 kg steam.
If one subtracts from this amount the amount of steam that occurs in the regenerative process
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700 x 1. 2 x 4-5 = 3780 kg of steam are therefore required.
However, 4526 kg of steam are available, so that there is still an excess of around 750 kg.
This computational example shows that the present method not only allows a simplification in the structural design of the heating and melting furnaces by eliminating the chambers with the shuttle valve and the major repairs required for this: costs can be avoided when restoring the furnace, rather. even better heat utilization is guaranteed.
The oxygen is either introduced into the burners or furnace heads, nozzles etc. or added to the combustion air elsewhere. All feed options can be used individually, simultaneously or alternately, as it proves to be most suitable for the respective end use.